درک NAT و چالش‌های آن در پروتکل SIP، [ویدئو][زیرنویس]

NAT چیست و چرا اهمیت دارد؟

Network Address Translation (NAT) یک فرآیند حیاتی در شبکه است که امکان تبدیل آدرس‌های IP خصوصی به آدرس‌های IP عمومی را فراهم می‌کند. این قابلیت به دستگاه‌های داخل یک شبکه خصوصی اجازه می‌دهد تا بدون داشتن آدرس عمومی اختصاصی، با شبکه‌های خارجی مانند اینترنت ارتباط برقرار کنند. به‌عنوان مثال:

• آدرس داخلی: 192.۱۶۸.۱.۲۰
• آدرس خارجی: 216.۱۵.x.x

مشاهده ویدئو بر روی بستر یوتوب

متن ویدئو

انواع NAT

1. Static NAT: نگاشت یک آدرس IP خصوصی به یک آدرس IP عمومی ثابت. معمولاً برای دستگاه‌هایی استفاده می‌شود که نیاز به دسترسی دائمی از شبکه خارجی دارند.
2. Dynamic NAT: تخصیص یک آدرس IP عمومی به یک آدرس خصوصی از میان یک محدوده از IPهای موجود.
3. Port Address Translation (PAT) یا NAT Overload: تمامی دستگاه‌های داخلی را به یک آدرس IP عمومی تبدیل می‌کند اما با پورت‌های متفاوت.

چالش‌های NAT در ارتباط با پروتکل SIP

Session Initiation Protocol (SIP) یک پروتکل لایه کاربردی برای مدیریت ارتباطات بلادرنگ مانند VoIP، ویدئوکنفرانس و پیام‌رسانی است. مشکل اصلی زمانی رخ می‌دهد که NAT، اطلاعات مربوط به آدرس‌های IP داخلی را که در هدرهای SIP وجود دارند، تغییر نمی‌دهد. این موضوع باعث اختلال در ارسال و دریافت رسانه (صوت و تصویر) می‌شود.

مشکلات رایج در ارتباط SIP و NAT

1. یک‌طرفه شدن صدا: سرور SIP تلاش می‌کند رسانه را به آدرس داخلی (مثلاً ۱۹۲.۱۶۸.x.x) ارسال کند که از شبکه عمومی قابل دسترس نیست.
2. مشکلات اتصال: دستگاه‌های داخلی که پشت NAT قرار دارند، قابل‌دسترسی از شبکه‌های خارجی نیستند.

راهکارهای حل مشکلات SIP و NAT

۱. استفاده از STUN (Session Traversal Utilities for NAT)

STUN یک پروتکل کمکی است که به کلاینت‌های پشت NAT کمک می‌کند تا آدرس IP عمومی و نوع NAT خود را تشخیص دهند.

نحوه عملکرد STUN:

• تلفن SIP درخواست STUN را به سرور STUN ارسال می‌کند.
• سرور STUN پاسخ داده و آدرس IP عمومی و پورت استفاده‌شده را اعلام می‌کند.
• تلفن SIP از این اطلاعات برای تنظیم صحیح پیام‌های SIP استفاده می‌کند.

۲. استفاده از TURN (Traversal Using Relays around NAT)

TURN مشابه STUN است اما یک تفاوت کلیدی دارد: رسانه را از طریق سرور TURN عبور می‌دهد، که آن را به گزینه‌ای قدرتمند برای NATهای پیچیده تبدیل می‌کند.

نحوه عملکرد TURN:

• تلفن SIP به سرور TURN متصل می‌شود.
• سرور TURN ترافیک رسانه را بین تلفن SIP و سرور SIP منتقل می‌کند.

۳. استفاده از SIP ALG (Application Layer Gateway)

SIP ALG یک قابلیت در برخی روترها است که به طور خودکار بسته‌های SIP را تغییر می‌دهد تا با NAT هماهنگ شوند. اما در بسیاری از موارد، این ویژگی باعث اختلال در ارتباط می‌شود.

چالش‌های SIP ALG:

• بسیاری از پیاده‌سازی‌ها ناقص بوده و باعث مشکلات در سیگنالینگ و رسانه می‌شوند.
• اغلب توصیه می‌شود SIP ALG را در روتر غیرفعال کنید.

راهکارهای پیشرفته با SBC

Session Border Controllers (SBC) راهکاری حرفه‌ای و هوشمند برای مدیریت NAT در ارتباطات SIP است. SBCهای پیشرفته مانند Acme Packet (اکنون متعلق به Oracle) امکان بازرسی و تغییر هدرهای SIP را دارند.

قابلیت‌های SBC:

• مدیریت هدرها و گذرگاه‌های NAT: تغییر و اصلاح پیام‌های SIP برای اطمینان از ارسال صحیح.
• مدیریت Pin-Hole: باز نگه داشتن پورت‌های مورد نیاز برای برقراری ارتباط.

تنظیمات فایروال و روتر

در برخی موارد، پیکربندی مناسب فایروال و روتر می‌تواند مشکلات NAT و SIP را کاهش دهد:

• Port Forwarding: هدایت پورت‌های مشخص به دستگاه داخلی SIP.
• کاهش زمان ثبت SIP: تنظیم بازه‌های کوتاه‌تر برای ثبت SIP به‌منظور باز نگه داشتن پورت‌ها در NAT.

نتیجه‌گیری

مشکلاتی که در اثر تلاقی NAT و SIP به وجود می‌آیند، می‌توانند منجر به اختلالاتی مانند صداهای یک‌طرفه و عدم برقراری ارتباط شوند. روش‌هایی مانند STUN، TURN، SBC و تنظیمات صحیح روتر و فایروال می‌توانند این مشکلات را کاهش دهند. انتخاب روش مناسب بسته به نوع NAT و نیازمندی‌های شبکه متفاوت است، اما برای کسب‌وکارهای بزرگ، سرمایه‌گذاری در SBC گزینه‌ای ایده‌آل برای بهبود کیفیت ارتباطات VoIP خواهد بود.